近日，汽車毫米波雷達芯片廠商們正在提供成本更低的 77GHz毫米波雷達，以加速毫米波雷達從 24GHz 到 77GHz 的過渡。此前由于規(guī)格差距較大，商場上77GHz 雷達芯片的價格至少是 24GHz 的兩倍。

77GHz產品的降價反映了產品正在更新換代的趨勢，毫米波芯片的市場格局如何？77GHz毫米波雷達的下一個接班人會是誰？

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降價背后是換代

加速77GHz產品普及，是車載雷達系統(tǒng)的升級。自動駕駛技術快速發(fā)展，對汽車雷達在分辨率、探測精度和可靠性等方面提出了更高要求，現有的24GHz頻段的頻率規(guī)劃難以滿足汽車雷達的技術發(fā)展需求，迫切需要為其規(guī)劃更大帶寬的使用頻率。2015年世界無線電通信大會（WRC－15）作出相關決議，將76－81GHz頻段劃分為汽車雷達全球協(xié)調一致的使用頻段。2019年世界無線電通信大會（WRC－19）將24．25－27．5GHz頻段劃分為全球協(xié)調一致的5G毫米波使用頻率，世界部分國家已逐步引導汽車雷達的使用頻段向更高的77GHz頻段遷移。

隨著全球移動通信應用繼續(xù)消耗“較低”頻率的頻譜，車載雷達系統(tǒng)的頻率開始向具有更短的波長的77和79 GHz毫米波頻譜過渡，日本已不再使用24GHz超寬帶車載雷達技術。根據各地區(qū)標準組織ETSI和FCC分別設定的時間表，它將在歐洲和美國逐步被淘汰，并被更高頻率的窄帶77GHz和超寬帶79GHz車載雷達系統(tǒng)取代。

我國市場來看，工信部發(fā)文自2022年3月1日起，不再受理和審批24．25－26．65GHz頻段汽車雷達的無線電發(fā)射設備型號核準申請，即不能再生產和進口使用該頻段的汽車雷達。自2024年1月1日起，停止生產或者進口在國內銷售的24．25－26．65GHz頻段車載雷達設備。同時工信部已經授權車聯組織產業(yè)單位在安徽省合肥市、遼寧省大連市、江蘇省泰州市、四川省綿陽市開展77－81GHz車用毫米波雷達研究試驗工作。

在這樣的背景下，全球汽車毫米波雷達公司都開始向77GHz產品轉型。從汽車制造商的角度來看，高規(guī)格的 77GHz 前置雷達搭配現有的攝像頭和特斯拉的軟件集成能力，其感知能力應該優(yōu)于全視覺方式。

此前，特斯拉宣稱其自動駕駛級別可以達到L4，特斯拉沒有在其車輛中加入毫米波雷達，而是使用全視覺傳感解決方案。然而，特斯拉的L2＋全視覺方式卻飽受質疑，并未被全球供應鏈廣泛采用。由于主流前置雷達的供應短缺，該方案的成本對于特斯拉來說仍然居高不下。2022 Q4特斯拉被傳言將在其車輛中重新引入毫米波雷達。特斯拉回歸雷達，進一步強化了車載毫米波雷達的剛性需求趨勢，將為毫米波雷達市場帶來新的機遇。

除了特斯拉，國內市場也是一個值得關注的觀察點。消息表明，一些汽車制造商出于對 LiDAR 穩(wěn)定性的擔憂，更喜歡在其新車型中使用毫米波雷達。不過，中國激光雷達的成本在不斷下降，技術也在不斷進步。因此，中國雷達和激光雷達之間的拉鋸戰(zhàn)可能會在 2023 年進入高潮。

02

毫米波雷達再起風云

隨著汽車電子，尤其是ADAS和L2＋自動駕駛的普及，毫米波雷達已經成為必選的傳感元件。

毫米波雷達可發(fā)射波長為毫米量級的信號。在電磁頻譜中，這種波長被視為短波長，也是該技術的優(yōu)勢之一，處理毫米波信號所需的系統(tǒng)組件（如天線）的尺寸很小。短波長的另一項優(yōu)勢是高準確度。工作頻率為 76–81GHz（對應波長約為 4mm）的毫米波系統(tǒng)將能夠檢測小至零點幾毫米的移動。

完整的毫米波雷達系統(tǒng)包括發(fā)送 （TX） 和接收 （RX） 射頻 （RF） 組件，以及時鐘等模擬組件，還有模數轉換器 （ADC）、微控制器 （MCU） 和數字信號處理器 （DSP） 等數字組件。毫米波雷達通過振動器向外發(fā)波，碰到物體之后反彈，被接收天線接收，在采樣、濾波、轉換之后，根據時間差計算前?的距離，同時通過多普勒效應計算車速；三種探測距離的雷達各自承擔著不同的ADAS功能。

關于一輛車需要配置多少個毫米波雷達，目前業(yè)界已經部分形成共識。業(yè)內根據自動駕駛不同等級的主要功能，對毫米波雷達的配置進行了不同劃分，L1級別需要2SRR＋1LRR；L2需要2SRR＋1LRR；L3需要4SRR＋1LRR；L4需要6SRR＋1LRR；L5需要6SRR＋2LRR。英偉達在2021年11月率先發(fā)布DRIVE Hyperion 8參考設計平臺，可滿足L4級自動駕駛能力要求，在整套參考設計平臺的傳感器套件中僅毫米波雷達就配置了9個，包括1個前向成像雷達、2個前向長距雷達、6個角雷達，另外還配置有12個攝像頭、1個激光雷達，做到充分的感知冗余。

在全球毫米波雷達市場上，占主導地位的是德國、美國、日本等國家。關鍵的毫米波核心芯片幾乎被德州儀器、英飛凌、NXP、ADI、ST、富士通、安森美、瑞薩等國際半導體公司所壟斷。

2022年瑞薩電子宣布正式進軍車用毫米波雷達市場，首發(fā)推出4發(fā)4收、76－81GHz的單片微波集成電路（MMIC）。英飛凌在2022年發(fā)布了基于28納米CMOS技術的76－81GHz雷達MMIC系列，產品進一步提高了系統(tǒng)級性能與集成度。2022年德州儀器推出新一代毫米波雷達單芯片SoC方案AWR2944，可以用單SoC方案解決以前用三個子系統(tǒng)組成的毫米波雷達傳感器。

正向研發(fā)一款車規(guī)級毫米波雷達至少得花費近5年的時間，其中包括開展大量的工程測試，進行數次非量產迭代，以持續(xù)提升毫米波雷達的安全型、可靠性和一致性。對于處于追趕狀態(tài)的國內毫米波雷達廠商具備一定的挑戰(zhàn)，好在國內的芯片供應商也開始有了一定的積累，如CMOS供應商中國電科、加特蘭、岸達科技等；國內也有涉及SoC芯片的廠商如問智微電子、晟德微、矽杰微等。

今年國內毫米波雷達企業(yè)也有突破。矽杰微電子有限公司宣布完成新一輪增資，由陽光融匯資本獨家投資。矽杰微電子成立于2016年，是一家毫米波雷達芯片及技術開發(fā)商，本輪募集資金將用于加快矽杰微電子在毫米波雷達傳感器在消費領域、工業(yè)領域、以及汽車領域中應用落地。納瓦電子前向77GHz毫米波雷達NOVA77GF－B Plus獲國內新能源頭部車企定點，并于12月完成定點公告。納瓦電子毫米波雷達產品已在乘用車、新能源重卡、皮卡、SUV等國內外主流車型的量產全覆蓋，并進入大規(guī)模出貨階段。

03

毫米波雷達的下一次變革

毫米波雷達未來總體向著更?的頻段、更加芯片集成化以及4D毫米波雷達方向發(fā)展，同時，多傳感器融合與冗余設計將成為未來的主流趨勢。4D毫米波雷達增大了天線陣列，除了能增加高度信息外，還能提供更為豐富的點云信息，當點云信息足夠豐富時，可以借鑒激光雷達的信號處理方式，采用類似于Voxelnet、CenterPoint、PointPillar等3D或2D網絡來進行特征提取和識別。

4D毫米波雷達具備高度探測、更高的點云質量密度和探測距離更遠以及對靜態(tài)障礙物進行目標分類等優(yōu)勢，正成為行業(yè)下一代毫米波雷達的重點發(fā)展方向。4D毫米波雷達技術突破了傳統(tǒng)車載雷達的局限性，可以以很高的分辨率同時探測目標的距離、速度、水平方位和俯仰方位。4D毫米波雷達技術最遠探測距離大幅可達300多米，比激光雷達和視覺傳感器都要遠。4D毫米波雷達系統(tǒng)水平角度分辨率較高，通?？梢赃_到1°的角度分辨率，可以區(qū)分 300m 處的兩輛近車。4D毫米波雷達系統(tǒng)可以測量俯仰角度，可達到優(yōu)于2°的角度分辨率，可在 150m 處區(qū)分地物和立交橋。當有橫穿車輛和行人， 多普勒為零或很低時通過高精度的水平角和高精度的俯仰角4D毫米波雷達技術可以有效識別目標。4D毫米波雷達技術目標點云更密集，信息更豐富，更適合與深度學習框架結合。

毫米波雷達仍處于迅速發(fā)展的階段，不僅4D毫米波可能成為下一次變革，毫米波雷達也有可能向更高頻率發(fā)展。2月7日，“中國芯”新一代高頻高性能超距毫米波雷達新技術新成果發(fā)布會在北京舉行。河北交通投資集團有限公司、北京理工大學、中國公路學會科技成果轉化中心聯合發(fā)布了一款國產94GHz毫米波雷達芯片，其探測縱向距離達1200米以上，橫向覆蓋范圍達50米，精度高、抗干擾能力強，能有效解決傳統(tǒng)毫米波雷達遠距探測能力不足的問題。

國信證券預計到2025 年全球毫米波雷達市場規(guī)模將達到384 億元，復合增長率為25．5％，全球毫米波雷達搭載量將達到1．1 億顆，復合增長率為23．7％。在中國市場方面，預計到2025 年，中國毫米波雷達市場規(guī)模將達到149 億元，中國毫米波雷達搭載量將達到4250 萬顆。這樣龐大的市場，等待著中國廠商的追逐。

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